中国科学院生物物理研究所
科学研究平台 | Core Facility for Protein Research，CAS
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中国科学院科技条件信息平台
大型仪器列表
120KV透射电子显微镜
Tecnai Spirit 120KV透射电子显微镜
Tecnai Spirit 120KV透射电子显微镜是蛋白质科学研究平台生物成像技术实验室新增加的先进设备，于2010年7月安装调试完毕，现已正式对外提供服务。该电镜专为观察生物样品设计，配有钨灯丝电子枪（加速电压40-120kV可调），Bio-twin高反差物镜极靴适合观察低衬度生物样品，大物镜极靴间距可使样品台在±70度内实现大角度倾转，适合电子断层扫描数据收集， OSIS MEGAVIEW G2 侧插式CCD相机（分辨率像素）可实现大视野成像。
Tecnai Spirit电镜数字化程度高，电镜和CCD相机实现一体化控制，配有电子断层扫描自动化数据收集软件，配有室温单倾样品杆、Gatan 927 室温双轴高倾样品杆、Gatan 626 低温样品杆，Gatan CT3500低温样品杆。做为生物成像技术实验室继Tecnai 20 200kV 透射电镜、Titan Krios 300kV场发射低温电镜后投入使用的第三台电镜，适用于常规负染样品和超薄切片样品的电子显微成像、电子断层扫描自动化数据收集，以及低温冷冻样品的成像及高分辨结构解析的样品初选工作。
技术支持团队：季刚、孙书峰、孙磊、陈永圣
300kv透射电子显微镜
300kv透射电子显微镜
BIACORE 3000生物大分子相互作用仪
BIACORE 3000生物大分子相互作用仪
BIACORE是基于表面等离子共振（surface plasmon resonance, SPR）开发的新型生物传感分析技术。该系统的3个核心部分是传感器芯片，SPR光学检测系统和微射流卡盘。实验时，先将一种生物分子固定在传感器芯片的葡聚糖表面，将与之相互作用的分子溶于溶液流过芯片表面。SPR检测器能跟踪溶液中的分子与芯片表面的分子结合、解离整个过程的变化，记录成一张传感图。BIACORE技术由于具有无需标记，高灵敏度，检测快速，并能实时定量测定等优势，已广泛用来研究蛋白质、核酸、多肽、小分子化合物等生物分子的相互作用, 并提供动力学和亲和力数据。
中国科学院蛋白质科学研究平台配备的BIACORE 3000，目前已经为所内外近20个课题组提供了技术服务，并有相关文章发表在EMBO.J, J Biol Chem., Nucleic Acids Res., Anal Chem等杂志上。
BiacoreT100生物大分子相互作用仪
BiacoreT100生物大分子相互作用仪
BiacoreT100是基于表面等离子共振（SPR）技术来实时跟踪生物分子间的相互作用，得到结合特异性，亲和力以及动力学数据，而不用任何标记物。该仪器适用于各类小分子化合物、多肽、蛋白质、寡核苷酸和寡聚糖直至类脂等。与所内现有的Biacore3000相比，BiacoreT100具有以下几个优势：具有最高的分辨率及灵敏度，支持最低至100 Da 的小分子作用分析（直接检测）；整合了最新的专利单循环动力学的方法，可以在十几分钟快速得到重要的动力学数据，减少了再生条件的摸索和再生对固定分子的损伤；内置缓冲液选择阀；缓冲液整体自动脱气；软件内含完善直观的向导模式，数据处理自动化；软件可自动溶剂校正；新的样本温控模块，支持稳态和跃迁时的热力学分析。
ITC等温滴定微量热仪
ITC等温滴定微量热仪
ITC等温滴定微量热仪主要由主机和清洗模块组成，其中主机的核心部件是样品池和滴定注射器。实验时，一种分子放在样品池里，另外一种与之相互作用的分子放在滴定注射器里，ITC能够精确地控制样品由滴定注射器一滴一滴的滴进样品池里，并能准确地记录下每一滴样品反应过程中产生的热量变化。最终由这样一系列热量变化曲线可以拟合出两种分子的结合位点数(n)，结合常数(Ka)，热力学数据△H和△S。
ITC由于可以反映出溶液中真实的反应情况，而且通过一次成功的滴定反应便可以一步到位的完成定性与定量实验，因此它已被广泛地应用于研究蛋白与多肽，蛋白与核酸或小分子化合物，和酶与底物的相互作用。
技术支持：贾艳侠
LeicaSCN400病理切片全景扫描和分析系统
LeicaSCN400病理切片全景扫描和分析系统
LeicaSCN400病理切片全景扫描和分析系统是实验病理分析研究领域的一种新型的高分辨率图像采集和分析设备，系统由控制主机和全景扫描分析系统两大模块组成。工作状态时，LeicaSCN400 扫描系统一次同时对4张载玻片进行自动、半自动或手动扫描，扫描范围可根据科研需要，选择任意大小的区域放大适合的倍数（5、10、20和40倍放大）进行图像观察和分析。
LeicaSCN400使用高质量的光学镜头，可实现动态对焦。对于15×15mm高分辨率扫描范围，20倍放大图像扫描平均耗时不足2分钟，40倍扫描平均在4分钟内完成。可实现对厚标本单向Z层扫描，扫描聚焦平面层数（≤100层）和厚度可根据研究需要自由选择。
Marianas高速双转盘共聚焦显微镜
Marianas高速双转盘共聚焦显微镜
高速双转盘共聚焦显微镜（spinning disk confocal microscope,SDCM）采用Nipkow转盘式激光共聚焦技术，与单点扫描激光共聚焦技术相比，扫描速度和图像信噪比显著提高，实现了观察活细胞生命活动，以及生物大分子相互作用动态过程的研究。
该系统由高速共聚焦扫描单元、激光器耦合单元、单光子探测器EMCCD、全内反射全自动研究级倒置荧光显微镜、电动球差校正（SAC）设备、X-Y闭环控制电动载物台及压电陶瓷高速Z轴、CO2培养小室、同步控制单元、图像工作站和相关软件组成。
本套仪器是全国第一台采用电动球差校正设备（SAC）的转盘共聚焦系统，同时搭建了共聚焦成像、全内反射成像、紫外光漂泊光活化三套光路系统，此三套光路可自动切换和组合，从而实现多种荧光成像功能：包括多维高速活细胞观察，如钙火花，囊泡运输；在共聚焦成像模式下同时进行光漂白、光活化； 全内反射（TIRF）成像及其模式下实现光漂白、光活化； GFPRFP的FRET实验等。
Pico-force Multi-Mode原子力显微镜
Pico-force Multi-Mode原子力显微镜
原子力显微镜（Atomic force Microscope，AFM）是在扫描隧道显微镜(STM)的基础上发展起来的，它弥补了STM对样品导电性的要求，可以高分辨表征各种样品的表面形貌，也可以分析与作用力相对应的各种表面性质，另外利用针尖可以操纵原子和进行纳米加工。
该设备安置在中国科学院蛋白质科学研究平台原子力显微镜实验室，系统在扫描探针显微镜基本工作原理及应用方面拥有100多项专利，具有极其优异的性能，同时采用了国际先进的专门用于相互作用力测量的Pico-force系统，进一步扩展了原子力显微镜的使用范围。
本套仪器在2005年完成了系统安装，目前该系统的硬件配置和工作状态均处于国内领先水平。负责该系统试验导向和仪器运行的技术支持人员，具有丰富的分子生物学实验和仪器维护经验。系统投入运行以来，先后为院内外20多个单位提供实验近3000机时，鉴定各类蛋白质、DNA等试验样品近百种。利用这些实验数据和图片，相关研究单位有近20篇研究论文发表在JBC、Langmuir等较高水平杂志上。
XL-I型分析超速离心机
XL-I型分析超速离心机
分析超速离心机可以认为是制备离心机和光学检测系统的结合，目前在学术和工业生物制药研究领域的应用日趋广泛。
分析超速离心机主要是用于鉴定高分子液态行为的一项多用途高效能技术。可以测定样品的纯度；鉴定生物分子复合物的装配和解装配的机理；测定亚单位的化学计量；检测和鉴定高分子构象变化；测定自/异缔合系统的平衡常数等等。其优点是样品在沉降中实时显色，能够特别精确的测定样品的流体动力学和热力学参数。其特点是在超速离心过程中，生物分子是以非变性状态在相关溶液条件下进行鉴定。
XL-I型分析超速离心机目前安置在中国科学院蛋白质科学研究平台，主要开展了有关蛋白质样品纯度和分子量的测定，蛋白质自身缔合状态及缔合常数的测定，不同蛋白质之间相互作用的测定等等。该仪器自运行以来，先后为院内外30多个课题组提供了技术服务，并有相关文章发表在JBC、EMBO.J等杂志上。
X射线衍射晶体数据收集系统
X射线衍射晶体数据收集系统
该系统安置在中国科学院蛋白质科学研究平台X-ray晶体学实验室，系统采用了国际上最为先进的电子聚焦系统，同时辅之以多层反射共聚焦系统，借助惰性气体周边环境保护，大大提高焦平面上的单位面积X-射线强度。
本套仪器在2004年完成的基本系统的安装并于2005年完成性能的的升级改造，没有按照传统思路一步到位采购，避免了低水平重复建设，保证了购买到最新型号的设备。目前该系统的硬件配置和工作状态均处于国内外先进水平。
负责该系统实验导向和仪器运行的有首席专家和管理人员，全部具有高级职称，并有着丰富的晶体学实验和仪器维护经验。在日常运行同时，还开展了相关方法学研究以及仪器改造工作。系统投入运行以来，共为所内的12个研究组以及院内外的9个相关单位提供实验机时9000多小时，鉴定蛋白质晶体超过7000颗，收集各类蛋白质样品衍射数据近400套。利用这些数据，各研究单位已经解析出数十个三维蛋白质结构，相关的近30篇研究论文发表在Cell、PNAS、Plos Biology 等一系列高水平杂志上。
病理分析系统和冰冻切片
病理分析系统和冰冻切片
低温生物样品制备
低温生物样品制备
低温样品制备技术使得电子显微镜在细胞生物学中的应用得到了进一步的扩展和升华，利用该技术，我们可以观察更加精细和天然的细胞超微结构。低温样品制备技术的关键设备包括高压快速冷冻仪、冷冻超薄切片机和冷冻替代仪器，利用这些技术我们可以完成生物样品的高压快速冷冻固定、低温超薄切片和低温脱水包埋聚合等实验，结合（低温）电子显微镜技术，可以观察生物样品天然有序结构，从事免疫电镜研究，也可以进行低温电子断层三维成像工作。
LTQ Orbitrap XL质谱仪
LTQ Orbitrap XL质谱仪
二维液相色谱-线性离子阱-轨道阱质谱联用仪 LTQ Orbitrap XL是蛋白质科学研究平台蛋白质组学技术实验室新增加的先进设备，于2009年11月安装调试完毕，现已正式对外提供服务。该仪器系统主要由二维高压液相色谱、 纳喷（nanoESI）源、线性离子阱（LTQ）、轨道阱（Orbitrap）和电子转移裂解源（ETD）组成，该系统适合复杂样品分析，灵敏度高、能做多级串联质谱（n>10），其中Orbitrap具有高质量精度（100000)，该系统具有CID，HCD，ETD、PQD四种碎裂模式，其中ETD适合于进行翻译后修饰的研究。
2DLC-LTQ-Orbitrap XL ETD MS仪器系统鉴定蛋白质的可信度高，能用于（定量）蛋白质组学研究、蛋白质复合体的鉴定、低丰度蛋白质的分析鉴定、高通量的蛋白质翻译后修饰 (如磷酸化、糖基化、亚硝基化、甲基化和乙酰化等）研究、小分子化合物的结构测定、代谢组学和脂质组学研究等。
高通量蛋白质表达纯化及结晶技术平台
高通量蛋白质表达纯化及结晶技术平台
自动化高通量蛋白质表达纯化及结晶技术平台是蛋白质科学研究平台二期建设的主要内容之一。通过整合国际上最先进的技术和方法，现已成功建设成一个自动化的高通量的由目标基因的选择、目标基因的人工合成、基因克隆、蛋白质纯化、蛋白质结晶几个模块组成的高效流水线技术平台。
自动化高通量蛋白质表达纯化及结晶技术平台的主要仪器设备包括：
Beckman自动化液体处理工作站
Thermofisher自动化克隆和表达质粒制备机器人系统
Thermofisher自动化蛋白质表达、纯化和检测机器人系统
Mosquito自动化蛋白质结晶机器人
Douglas自动化蛋白质结晶机器人
该平台的投入使用不仅能够实现高效、低耗的蛋白质表达纯化和结晶，解决制约蛋白质结构研究的两个重要瓶颈，而且还能够实现针对研究难度较大的人源膜蛋白和复合体的自动化流水线。同时，该平台技术支撑队伍将进行有关高通量蛋白质表达纯化方法学研究以及仪器研制、改造等科研项目。
光敏定位超高光学分辨率显微镜（研制）
光敏定位超高光学分辨率显微镜（研制）
光敏定位超高光学分辨率显微镜(Photoactivated localization microscopy, PALM)结合多路激光全内反射（TIRFM）、EMCCD成像、单分子定位等技术，能够实现单分子水平的定位和超精细结构的观察。它的基本原理是将荧光分子附著在目标蛋白上，结合全内反射显微镜(TIRFM)和单分子定位算法得到细胞内荧光蛋白纳米级分辨率的精确定位。首先，要用特殊的光激活荧光蛋白标记被观测样品，调节一路用于激活荧光分子的激光器的能量，一次激活少量的荧光分子，通过单分子定位算法从而特异性地精确定位这些荧光分子。确定这些分子的位置后，应用另一路激光器的能量漂白这些分子，使它们不能够被下一轮的激光激活。之后，再一次用两路激光交替的激活－漂白其他的荧光分子，进入下一次循环。这个循环持续上百次后，我们将得到细胞内所有荧光分子的精确定位，最后再将这些分子的图像合成到一张图上，得到一种比传统光学显微镜至少高10倍以上分辨率的显微图像。
静态光散射、示差系数、场流分析仪场流仪
静态光散射、示差系数、场流分析仪场流仪
静态光散射－示差系数－场流分析仪由液相色谱泵、脱气机、紫外检测器、 18角度激光光散射检测器、示差折光检测器（DN/DC仪）、 场流控制分离系统、馏分自动收集器以及计算机控制数据处理系统组成。该系统可利用新型的流体场流分离技术对生物高分子材料（如蛋白质复合体、膜蛋白等）进行分离检测，并通过测量样品的多角度激光光散射、示差折光系数和紫外吸收系数，对大分子复合体的绝对分子量和分布、均方旋转半径和分布、第二维利系数等参数进行测定。该系统在膜蛋白和蛋白质复合体的研究中具有重要作用，几个重要的应用包括：
精确测定蛋白质复合体、蛋白质多聚体的绝对分子量，从而确定聚合体的具体组成；
可以测定膜蛋白/表面活性剂复合体中膜蛋白的聚合状态以及包裹膜蛋白的表面活性剂的分子量，从而计算出膜蛋白－表面活性剂的比例，这对于筛选合适的表面活性剂非常重要；
可以通过场流分离仪对超分子复合体、亚细胞器进行分离鉴定。
OMX结构照明显微镜
OMX结构照明显微镜
Delta Vision OMX是基于3D-SIM的超高分辨率荧光显微镜，完全兼容现有的荧光分子和荧光染料，可同时进行四个通道（488nm，405nm，561nm，642nm）的荧光成像，侧向分辨率提高到80-120nm，空间分辨率提高到激光共聚焦显微镜观察极限的8倍。
Delta Vision OMX是基于3D-SIM ( Three-Dimensional Structured Illumination Microscopy )的超分辨率荧光显微镜，突破了传统光学显微镜已无法逾越的空间和时间上的技术极限，大大提高空间的分辨率，保持高分辨率的同时还能实现极快速的图像更新。
3D-SIM(结构照明)技术优势
荧光样品通过不同方向和相位的光源照射，并且在成像后利用特定的运算方法重构，产生突破布儒斯特角衍射极限的超高分辨率图像。
3D-SIM具备以下技术优势：
完全兼容现有荧光分子和荧光染料；
侧向分辨率提高到80-120nm，空间分辨率提高到激光共聚焦显微镜观察极限的8倍。
超高速成像
Delta Vision OMX利用超亮度光源以及改进的新型照相机，大大提高了成像速度：
可同时观察四个荧光通道：488nm，405nm，561nm，642nm；
快速多通道成像 （33fps，512×512像素）。
可用紫外、绿色、红色三个通道成超高分辨图像，远红外通道成普通分辨率成像。
搭载3D-SIM技术的Delta Vision OMX超高分辨率显微镜已经成功运用到了很多样品，比如微生物、脊椎动物细胞、组织切片甚至整个胚胎等，该技术可用于观察细胞内器官等细微结构的精确定位和分布，阐明蛋白等生物大分子如何组成细胞的基本结构，重要的活性因子如何调节细胞的主要生命活动等。大大提高的分辨率在鉴定和研究亚细胞结构中成效显著，比如对微管和肌动蛋白的观察中可以解析到单根微管纤维。
BD Influx 流式细胞分选仪
BD Influx 流式细胞分选仪
BD Influx流式细胞分选仪是一个灵活的流式细胞分选平台，拥有模块化的结构，强大的检测能力，全面的控制能力和超高性能的分析功能。Influx可以提供偏振光、小颗粒、光谱分析等特殊检测模块以及6路分选、比例分选、位置分选等特殊分选功能，其创新的声学耦合喷嘴能够保证在高频的液滴振荡频率下使用相对较小的压力，从而在超高速分选过程中保证细胞的活性和功能。技术人员可以根据用户实验需要对 Influx进行自由配置，因此，Influx可以充分满足和适应各种生命医学前沿研究的应用需求。
科学研究平台细胞生物学技术实验室新近安装、调试完成的BD Influx配置了7个激光器（355，405，488，532，561，633，786nm），可以进行24参数同时检测，并具有每秒20万事件的强大分析能力和每秒7万事件的超高速分选速度。此外，这台Influx是全球第一台安装了红外激光器（786nm）的流式细胞仪。
技术支持：刘春春、贾俊英。
流式细胞仪FACSAriaIIIu
流式细胞仪FACSAriaIIIu
流式细胞仪BD FACSAria II是北京生命科学大型仪器区域中心蛋白质科学研究平台二期建设关键设备之一，于2009年8月完成安装调试并正式运行。
FACSAria II作为2001年之后的新一代流式细胞仪，借由光纤传导、石英杯流动池激发、八角反射式信号收集等众多新技术，有效扩展了多色测量和高速分选能力，并使仪器体积大大减小。该仪器自动化程度高，光路固定校准，易于使用；配备375/405nm、488nm、640nm激光和13个荧光探测通道，其分析/分选速度最大分别可达10万/5万细胞每秒。并且，新技术有效提高了仪器分析灵敏度、细胞分选的存活率，回收率等性能。
FACSAria II投入使用以来，已经为多个课题组提供服务，开展侧群细胞分选、免疫荧光分选、细胞周期检测分选等实验。该仪器的引入有效提升了流式平台的硬件水平和服务能力，成为所内外用户开展流式分析分选的有力保障。
免疫缺陷动物实验室
免疫缺陷动物实验室
科学研究平台免疫缺陷动物实验室是我所2006年新扩建的，动物实验室功能完备，管理严谨。主要为所内外提供清洁级以上实验大、小鼠的动物实验场所、二级动物感染性实验场所及动物实验技术，特色是免疫缺陷动物的饲养管理。同时也为所内提供实验物品高压灭菌服务。
一层拥有屏障环境180平方米，实验容量为实验大小鼠1600笼；拥有隔离器6个，实验容量为实验小鼠180笼。设施的环境条件符合中国国家标准对屏障、隔离动物实验设施的有关标准，动物饲养管理和动物实验操作符合《北京市实验动物管理条例》等法规的要求，取得了北京市科学技术委员会颁发的《实验动物使用许可证》。二层拥有两个达到国家动物生物安全二级标准的动物实验室，面积均为77平方米，实验容量均为实验小鼠304笼，并取得北京市兽医卫生监督检验所颁发的《动物防疫证》。
双光子共聚焦显微镜
双光子共聚焦显微镜
双光子显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一项新技术。双光子激发的基本原理：在高光子密度的情况下，荧光分子可以同时吸收两个长波长的光子，这两个光子的能量可以加起来，使得荧光分子的电子跃迁至激发态，其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相当的。为了达到很高的光子密度而又不损伤到细胞，双光子显微镜使用高能量超快脉冲激光器（例如钛宝石飞秒激光器）。
双光子显微镜具有很多优点：1）对样品的光漂白区域小；2）光毒性小；3）穿透力强，双光子显微镜的穿透深度通常是共聚焦显微镜的2到3倍；4）成像的亮度和信噪比高。因此，双光子显微镜比单光子显微镜更适合长时间的观察和研究活体细胞和组织；更适合对厚的生物样品进行深层次的研究。
同位素实验室
同位素实验室
Helios NanoLab 600i 双束扫描电镜
Helios NanoLab 600i 双束扫描电镜
FEI公司先进的DoubleBeam双束扫描电镜，可用于纳米尺度超高分辨率成像、分析和制造。
最新产品创新的ElstarTM电子镜筒构成Helios NanoLab高分辨率成像的基础。可实现高热量稳定性的恒定功率透镜、可实现更高探测线性和速度的静电扫描以及可实现各种条件下的超清晰成像。改进的穿透透镜探测器（TLD）用于探测最高采集效率的SE（二次电子）和轴BSE（背散射电子），探测器套组包括可伸缩的的固态背散射探测器和多分段STEM探测器。健全、精确的 FIB 切片以及高度精密的压力驱动的样品台和卓越的SEM 性能开启新一代自动软件的大门，可在无人值守的情况下实现样品制备或三维特征分析。同时安装冷冻装置，可以进行冷冻样品的制备和成像。
Helios NanoLab 600i 装配改进的 xT 软件平台，可满足偶然用户和 FIB 专家的易用需求。　　宇宙时空生物学：时空中的流萤（外星生命分类研究）
　　注：《宇宙时空生物学的分科及其研究对象》一文发表在飞碟探索杂志2008年4期第44－46，编辑更名为《时空中的流萤》。重构
　　宇宙时空生物学的分科及其研究对象
　　王红旗（创建重构智库、生物智能学、人造地形气候学，策划山海经文化产业）
　　人类对地球上的生命进行了长期广泛深入的研究，目前人类已经走出地球，人类的信息已经跨越太阳系进入宇宙深处，而外星生物或者其信息进入地球的可能性也正在被人类关注和解读，有关的研究被不同学者命名为“外星生物学”、“空间生物学”、“太空生物学”、“天体生物学”、“宇宙生物学”、“外星胚种学”等等，这表明传统意义上的生物学研究范围确实有必要重新界定。
　　但是，上述生物学新学科的命名，笔者认为都不够准确。有鉴于此，笔者建议生物学的总称采用“宇宙时空生物学”，其主要分支学科包括“地球生物学”和“地外生物学”，以及“生命起源与分布学”和“生命星际迁徙学”。
　　笔者之所以强调“宇宙时空”的“生物学”，意在表明生物现象在宇宙的许多空间和许多时间都普遍地发生和存在着。有鉴于此，确立宇宙时空生物学及其分科的研究对象，有助于我们更好的研究探索宇宙中生命的奥秘。
　　一 、地球生物学的研究对象
　　地球生物学的研究对象是地球上的所有生命现象，以及地球上生物的演变和进化。为了学术研究的准确和严谨起见，此前学术界使用的“生物学”应当更名为“地球生物学”。无庸置疑，地球生物学乃是我们人类研究宇宙时空生物学的基础和出发点。
　　二 、生命起源及分布学的研究对象
　　生命起源及分布学的研究对象是宇宙所有时空的生命起源现象和生命分布规律，它主要有生命起源学、生命分类学、生物分布学、生物关系学等分支学科：
　　1 、生命起源学
　　众所周知，生命起源与生命定义相关。目前学术界对生命的定义，实际上乃是针对地球生命特征的定义，诸如是否有DNA（包括RNA等）和蛋白质的新陈代谢。显然，上述定义并不总是能够适用于宇宙各个时空的生命现象，而且也不一定能够适用于未来的生命现象。
　　为此，笔者提出一种普适的生命定义：生命是一种智力系统结构，其特征是能够使用间接信息，从而实现自身结构和外在结构的重构。所谓“间接信息”，是指一种结构物能够通过中间结构物去改变其它结构物（包括其自身），这些中间结构物就是间接信息的载体，而这种能够使用中间结构物去达成目标结构物的结构物也就只能是智力系统结构。
　　对比之下，非生命物质结构，它们之间的关系乃是通过“直接信息”建立的。所谓“直接信息”即各种自然力的直接作用，例如太阳与地球之间的引力，质子与电子之间的电磁力，其特点是信息的传输无需经过中间过渡状态就能够直接送达和接收。显然，从直接信息到间接信息，从非生命到生命，这种物质结构功能的跳跃性变化，其基础在于物质世界存在着形形色色的催化剂，以及某些能够对催化剂进行编码的信息存储和自我完善结构。
　　对于地球上的生物来说，RNA和酶（蛋白质）就是催化剂，DNA（包括某些RNA）就是对催化剂进行编码的信息存储和自我完善的智力系统结构；这里既包括对生命结构的信息编码，对生命能量的信息编码，也包括对生命行为（包括细胞和器官行为）的信息编码，更重要的是还有对DNA自身结构完善的信息编码。根据笔者创建的智因设计进化论，DNA主要是由基因和智因构成的，基因承担着制造和运行生命躯体的工作；智因乃是制造新基因的母基因，它承担着生命根据环境变化而不断自我完善的工作。
　　据此可知，生命行为具有智力性质，随着间接信息量的不断增加，生命信息库的内容越来越丰富，生命的智力水平也在不断提高，其标志就是生命不断重构出新的生命、创造出新的生命形式（包括与自己相同的相似的或者有差异的不同的），生命体的结构也随之不断地多样化和复杂化，这就是生物多样化和物种进化的原因所在，也是生命的最高秘密所在，同时也意味着生命在宇宙的许多空间和许多时间都有着发生和存在。
　　2 、生命分类学
　　笔者在《揭开生命的最高秘密》一书的相关章节里指出，生命可以划分为三个大类，以及其它若干种可能的生命类型：
　　A、水基生命，即生命体的结构都是经由水而形成的。
　　B、半水基生命（不完全水基生命），即生命体的结构既有经由水（细胞内外的水环境或水载体，下同）而形成的，也有不经由水而形成的，例如人体使用的假肢、心脏起搏器等。
　　对于水基生命（包括半水基生命）又可划分出两个小类：即DNA（包括RNA）类生命和非DNA（包括RNA）类生命。
　　对于DNA（包括RNA）类生命可以进一步划分出两种类型，第一种类型即地球类DNA生命，第二种即非地球类DNA生命。所谓地球类DNA生命，是说这类生命的遗传密码与地球生命的遗传密码相同，即使用相同的核苷酸分子对氨基酸进行编码，显然这标志着它们有着共同的起源。所谓非地球类DNA生命，是说该类生命虽然也有DNA和RNA，但是却有着与地球生命不同的遗传密码，即同样的核苷酸分子却编码着不同的氨基酸，显然这标志着它们有着不同的起源。
　　C、非水基生命，即生命体的结构和运行不需要水或者不必须依靠水，目前人类制造的智能机器人正在接近成为非水基生命。
　　D、其它类型生命，例如微观生命（由比原子更微小的基本粒子构成）、宏观生命（由比分子大得多的宏观、宇观结构物构成）、信息生命（由比目前电脑病毒更复杂的信息功能结构组成，它们能够表现出更完善的生命功能）等等。
　　3 、生物分布学
　　根据不同的生命类型，生物在宇宙的不同空间和不同时间，应当有着不同的分布。由于宇宙中存在着多种多样的生命形式，因此笔者有理由指出，生命在宇宙中有着多次起源，而且生命起源和演变也同时或者不同时地发生在宇宙的多个空间。这也就同时意味着，即使有外星生物，地球上的生命也仍然可能是原生的。
　　4 、生物关系学
　　由于存在着许多不同的生命形态，因此当不同生命形态的生物相遇时，必然会产生各种各样的相互关系。具体来说，生物关系学可以划分为两个课题，一是同类生物关系学，二是异类生物关系学。显然，生物关系学与生命星际迁徙有着密切的相关性。
　　三 、生命星际迁徙学的研究对象
　　生命星际迁徙学的研究对象是生命在不同星际之间迁徙过程所发生的各种现象，既包括活体生物或者其休眠状态的迁徙，也包括生命遗传物质的迁徙，生命活动信息的传播，，以及生命的自然星际迁徙和生命的主动星际迁徙，它主要有地球生命向星际迁徙、地外生命向地球迁徙、地外生命之间的星际迁徙、星际生命相遇时的反应、星际生命相遇的条件、不可相遇的星际生命等分支学科和研究课题：
　　1 、地球生命向星际迁徙
　　人类已经踏上月球，人类近期将踏上火星，人类的宇宙飞船已经到达太阳系边缘，人类活动信息（无线电波）已经传播到太阳系之外（属于生命星际主动迁徙）。有鉴于此，开展地球生命星际迁徙的理论研究和实践工作，必将成为21世纪最热门的新学科之一。
　　2 、地外生命向地球迁徙
　　彗星、陨石携带的地外生命及其遗迹（属于生命星际自然迁徙），外星人到访地球（属于生命星际主动迁徙），地外文明信息传播到地球，凡此种种都涉及到地外生命向地球的迁徙，也是我们地球人类目前获取地外生命信息的主要途径。
　　3 、地外生命之间的星际迁徙
　　这种情况可能是或者说是经常发生的，只是我们人类目前还没有条件去研究。
　　4 、星际生命相遇时的反应
　　如果存在着星际生命的迁徙，那么就会出现不同星际生命相遇的情况，显然不同生命形式的生物彼此相遇时也会表现出各种各样的反应。这是因为，生命是智力系统，而生命智力系统对环境（包括其它生命）有着博弈和对策（改变自己或者改变环境）。显然，研究星际生命相遇时的反应，对于人类向其它星际迁徙，以及人类应对地外生命向地球迁徙，都是极其重要的。道理很简单，地外生物对地球生物可能是善意的，也可能是恶意的；地外生物的结构及其行为方式，在客观上对地球生物既可能是无害的，也可能是有害的。
　　5 、星际生命相遇的条件
　　实现星际生命相遇的条件很多，其中最重要的条件包括：生命活体能够经受星际迁徙的环境并存活下来，生命遗传物质能够经受星际迁徙的环境并在适当的环境中复制出活的生命体，上述活的生命体所迁徙的目的地（包括途中）有着其它的生命（本土的或者也是外来的）。
　　6 、不可相遇的星际生命
　　由于生命的寿命是有限的，而提供生命生存的载体也是有时间段的，因此不同时间段的生命彼此之间是难以相遇的，甚至是不可相遇的。
　　由于星际之间的距离遥远，而生命的寿命是有限的，生命迁徙的速度也是有限的，因此距离足够远的星际之间的生命是难以相遇的，甚至是不可相遇的。这里有必要纠正一个广泛存在的误解，即人类可以用光速在星际间迁徙；实际上这是不可能的，原因不在于我们是否能够制造出“光速宇宙飞船”，而是因为“以光速运动的物体，它就变成了光”，也就是说以光速迁徙的人实际上只不过是一束光而已，这种光束早已没有生命可言。
　　有必要指出的是，生物分布学和生命星际迁徙学可以成为检验宇宙大爆炸假说是否正确的评判依据。这是因为，宇宙大爆炸假说认为所有的星系都在彼此远离，而这种远离基本上排除了生命在不同星系之间自然迁徙的可能性（不完全排除星系内的生命星际迁徙）。
　　四 、地外生物学的研究对象
　　地外生物学的研究对象是地球之外的所有生命现象，以及地球外生物的演变和进化。为了学术研究的准确和严谨起见，此前学术界使用的“空间生物学”、“太空生物学”、“天体生物学”、“宇宙生物学”等等都应当更名为“地外生物学”。由于人类目前还不知道宇宙中什么时间、什么空间曾经有过或者仍然有着生命现象，因此地外生物学的研究，需要地球生物学、生命起源与分布学和生命星际迁徙学提供理论基础和研究线索。
　　综上所述，构建宇宙时空生物学的时机已经成熟，对宇宙时空生物学的分科研究也应该进入到一个新的阶段和更高的层次，我们中国人应该努力走在宇宙时空生物学研究领域的前沿。
　　需要说明的是，本文使用的“生物”与“生命”两个词汇，具有互换性。一般来说，“生物”包括活的生命、死的生命，以及生命活动的信息和遗迹；而“生命”通常指活的生命体及其具有活性的遗传物质。
　　注：《宇宙时空生物学的分科及其研究对象》一文发表在飞碟探索杂志2008年4期第44－46，并更名为《时空中的流萤》。
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